Восстановление несущей способности железобетонных конструкций

Низкое качество проектирования и производства работ при строительстве зачастую приводит к преждевременному разрушению конструкций или их частей, необходимости проведения внеочередных капитальных ремонтов, восстановления и усиления строительных конструкций или даже реконструкции здания в целом.

Усиление конструкций может осуществляться по двум схемам:

• возведение новых разгружающих или заменяющих конструкций, которые полностью или частично воспринимают дополнительные нагрузки;

• увеличение несущей способности существующих конструкций.

К примеру, поврежденные железобетонные колонны могут быть усилены: односторонним, двухсторонним или трехсторонним наращиванием слоя армированного бетона, замкнутыми монолитными железобетонными рубашками, охватывающим колонну, металлическими обоймами разных конструкций.

Усиление колонны металлическими обоймами изображено на рис.1.

При усилении колонн металлическими обоймами необходимо предусмотреть мероприятия по обеспечению совместной работы обоймы с усиливаемой колонной.

Обычно применяются обоймы из стальных уголков, устанавливаемых по углам сечения колонны, соединенных между собой поперечным пластинчатыми накладками с определенным шагом по высоте колонны. Зазоры между металлическими элементами обоймы и телом железобетонной колонны тщательно замоноличиваются.

Усиление колонны предварительно напряженными двухсторонними металлическими распорками изображено на рис.2. В данном случае усиление производят путем постановки по всей высоте дополнительных распорок из уголков, двутавров или швеллеров, соединенных в середине высоты шарнирно, стянутых болтами и соединенных накладками. Опорами распорок служат: внизу – фундамент, а вверху – конструкция перекрытия. При стягивании распорок они принимают на себя часть вертикальных нагрузок, разгружая эту колонну.

Восстановление защитного слоя бетона производят с помощью торкретирования с предварительной очисткой арматуры и бетона.

Метод торкретирования – один из способов повышения и восстановления огнестойкости железобетонных конструкций. Суть его заключается в нанесении дополнительного или восстановлении старого слоя бетона (защитного слоя от воздействия агрессивной среды).

Метод торкретирования позволяет практически полностью механизировать производство работ при ремонте железобетонных конструкций с помощью высокопроизводительных машин, использовать средства малой механизации, уменьшить объем опалубочных работ, а в ряде случаев осуществлять бетонирование без опалубки. Целесообразно его применение при устройстве защитных слоев для повышения долговечности бетонных, железобетонных и металлических конструкций и сооружений, создание огнестойких, тепло-, гидро- и звукоизоляционных покрытий.

Торкретбетон как строительный материал является обычным бетоном и отличается от обычного только способом изготовления. Как способ бетонирования, представляет собой бетонную смесь, которую подают к месту производства работ по закрытым, выдерживающим повышенное давление, трубопроводам, наносят путем разбрызгивания и при этом уплотняют.

Торкретирование – метод бетонных работ, при котором бетонная смесь послойно наносится на бетонируемую поверхность под давлением сжатого воздуха при помощи торкретной установки, состоящей из цемент-пушки и компрессора. Толщина слоя за один цикл – 10-15 мм. Торкретное покрытие отличается высокой механической прочностью (40-70 МПа), плотностью, водонепроницаемостью и морозостойкостью. (Рис. 4)

Одним из наиболее эффективных способов усиления железобетонных колонн является устройство железобетонных обойм.

Наиболее простым типом железобетонных обойм являются обоймы с обычной продольной и поперечной арматурой без связи арматуры обоймы с арматурой усиливаемой колонны.

Усиление колонны железобетонной обоймой изображено на рис. 3. При таком способе усиления важно обеспечить совместную работу «старого» и «нового» бетона, что достигается тщательной очисткой поверхности бетона усиливаемой конструкции пескоструйным аппаратом, насечкой или обработкой металлическими щетками, а также промывкой под давлением непосредственно перед бетонированием.

Толщина стенок рубашки при обычном бетонировании должна быть не менее 5 см, при торкретировании не менее 3 см.

Усиление железобетонных балок, как правило, производится при частичной потере несущей способности в связи с увеличением нагрузки, неправильной эксплуатации, дефектами изготовления и монтажа и т.д. Приемы усиления балок отличаются большим разнообразием по сравнению с усилением других конструкций зданий и сооружений. Наиболее эффективными методами усиления балок покрытия и перекрытия являются:

• усиление металлическими балками;

• усиление преднапряженными затяжками (горизонтальными, шпренгельными, комбинированными);

• усиление предварительно-напряженной арматурой;

• усиление дополнительной промежуточной опорой;

• усиление железобетонной обоймой;

• усиление наращиванием.

При выборе того или иного варианта усиления необходимо исходить из следующих соображений – из условия возможности проведения усиления без остановки производства цеха; технико-экономических показателей вариантов усиления; из условий эксплуатации усиливаемого элемента (в агрессивных средах предпочтение следует отдавать усилению железобетонными обоймами и наращиванием, хотя трудоемкость и стоимость такого усиления выше); габаритов помещения и удобства производства работ; наличия материалов и т.п.

Усиление балок преднапряженными затяжками включает в себя наибольшее количество достоинств:

• возможность повышения в 2…2,5 раза первоначальной несущей способности усиливаемого элемента;

• возможность сохранения габаритов помещения;

• простота выполнения экономичность;

• возможность проведения усиления без остановки производства в цехе.

Существенным недостатком данного способа является отсутствие достаточной коррозийной стойкости в зданиях с агрессивными средами, что для исследуемого объекта очень важно.